一种少模光纤光栅选择性滤波器制造技术

本发明专利技术提供的是一种少模光纤光栅选择性滤波器。它由入射光纤、光纤环形器、1

【技术实现步骤摘要】
一种少模光纤光栅选择性滤波器


[0001]本专利技术涉及的是一种少模光纤光栅选择性滤波器，属于光通信领域。

技术介绍

[0002]近年来，光通信系统的快速发展，更加灵活、高效地利用通信光谱资源变得越来越重要，这就要求光滤波器能够实现波长、带宽及波长间隔独立可调。光纤滤波器在波长选择、光分插复用、脉冲压缩、光谱整形和光纤传感等方面有着广泛的应用。
[0003]光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的无源滤波器件。因其体积小、成本低、插入损耗小以及容易实现全光纤网络，在光纤通信领域得到广泛的应用。光纤光栅因其优异的选频特性成为光纤滤波器中的优良滤波器件。
[0004]随着波分复用系统中的发展，传统的单一波长滤波器已无法满足需求。可调谐滤波器可用于波分复用系统的解复用、信号解调等，在其中发挥着极其重要的作用。在申请号为2013201022672的专利中提出了一种光栅型可调滤波器，沿光路设置有两路光纤、两块光栅、两块反射镜、扩束元件和偏振旋转元件，其中一块反射镜为可转动的反射镜，通过可转动的反射镜改变两个光栅的入射角，从而实现波长选择。此专利技术使用空间光栅作为滤波器，通过控制两个光栅的角度实现不同波长的滤波，但此专利技术需要高精度的转动装置，并且将空间光耦合进光纤时会产生较大的损耗，不适合于全光纤系统的使用。
[0005]申请号为2017106791787的专利提出一种基于硅基石墨烯布拉格光栅结构可调谐多通道滤波器，主要通过以单层石墨烯作为中红外波导，以外加电压作为调制手段，来实现石墨烯光学特性的局部可变性，从而实现有效折射率的周期性改变，达到作为布拉格反射器的目的。该反射器具有三层结构，包括石墨烯层，硅光栅基底以及中间二氧化硅绝缘层。光栅结构与外加电压共同影响了石墨烯表面的光学参数，如果通过引入不匹配的结构或外加电压，打破石墨烯上有效折射率的周期性，就能产生一个缺陷共振模，此时该结构可看做一个法布里
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珀罗腔，实现宽带滤波的效果。此种方法具有可调谐的特点，但需要复杂的制备工艺工艺，并且存在与光纤系统耦合的问题。
[0006]申请号为2014101873448的专利提出一种全光纤的滤波器。所使用的光纤为微结构光纤，整个系统包括光源、单模光纤、光谱分析仪、微结构光纤以及磁场产生和调谐装置，使用掩模板法在微结构光纤掺锗的纤芯上制备倾斜光栅，并在微结构光纤的微孔中填充磁流体，填充磁流体部分与倾斜光栅的位置对应，且大于所刻制的光纤光栅的长度，以保证磁流体覆盖整个光纤光栅区域。当光经过微结构光纤时，调节磁场产生和调谐装置所产生的磁场强度的大小，磁场的变化改变了光纤中磁流体的折射率，使微结构光纤基模有效折射率和包层模的有效折射率变化，基模谐振波长和包层模谐振波长发生漂移，改变了光纤倾斜光栅的谐振波长，从而获得随外加磁场变化的磁控可调谐滤波器。此种方法所需要的光纤为特定结构的光纤，成本较高，传输损耗较大，并且需要额外的调控方式，增加了操作的复杂程度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种结构简单紧凑、操作容易、低损耗且不需外部调制的少模光纤光栅选择性滤波器。
[0008]本专利技术的目的是这样实现的：
[0009]如图1所示，该滤波器由入射光纤1、光纤环形器9、1
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N光开关2、光子灯笼A3、少模光纤4、光栅区5、光子灯笼B6、耦合器7、出射光纤8和出射光纤13组成。入射光纤1一端与光源相连，另一端连接光纤环形器9的a端口，光纤环形器9的b端口与1
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N光开关2相连，光开关连通任意光路后传输光至光子灯笼A3，光子灯笼根据多路端入射的尾纤不同，激发少模光纤4中不同的传输模式；在经光栅区5后，满足条件的光被反射，其余的光则继续传输，实现滤波功能，反射光经光纤环形器9的c端口由出射光纤13输出，透射光则通过光子灯笼B6将经过滤波的模式再度转换成单模光纤的基模，最后经耦合器7传输至出射光纤8。
[0010]该滤波器工作过程大致如下：
[0011]当光源发出的光经入射光纤传输至1
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N光开关后，由光开关控制入射光进入所需滤除波长的少模光纤的多路端尾纤。光子灯笼多路尾纤端每一个尾纤都对应激发少模光纤的一个模式，即每一个尾纤都对应一个滤除波长。经光子灯笼激发出的模式沿少模光纤继续传输，当到达光栅区后，满足相位匹配条件的光被反射。光栅的反射波长为：
[0012]λ
B
＝2n
eff
Λ
[0013]上式中，λ
B
为布拉格反射波长，n
eff
为模式的有效折射率，Λ为光栅的周期。从式中可以看出，当光栅周期固定时，反射波长受有有效折射率的影响，少模光纤的纤芯内可以传输多个模式，且每个模式具有不同的有效折射率，因此通过选择激发的模式就可以实现选择性的滤波。
[0014]由于光路的可逆性，反射的光逆向传输，通过光子灯笼A后转变为单模光纤的基模，沿光开关传输至光纤环形器，经光纤环形器b端口输出，c端口输出。该端口可以作为带通滤波器的输出端。
[0015]透射光则继续沿少模光纤传输，当传输至光子灯笼B时，传输的模式通过光子灯笼B以较低的损耗转换成尾纤的基模继续传输。由于模式选择型光子灯笼的多路输入端多为异质单模光纤，因此需要利用熔融拉锥的耦合器使各异质单模光纤能够与通信用单模光纤耦合。透射光最终经出射光纤输出，该输出端可作为带阻滤波器输出端。
[0016]为了便于将该滤波器集成到现有通讯系统中，本专利技术所述的入射光纤和出射光纤均为单模光纤。
[0017]本专利技术所述的耦合器为熔融拉锥制成。所采用的光子灯笼为模式选择型光子灯笼，多路端每一个尾纤入射都可激发少模光纤一个特定模式。此种光子灯笼的多路尾纤端多数为异质单模光纤，即各尾纤的纤芯、包层尺寸不同，因此本专利技术所使用的光开关的多路端尾纤与光子灯笼的多路端尾纤应相互匹配，即纤芯直径、包层直径相一致，且均为单模光纤。
[0018]在本专利技术中，光开关与光子灯笼A的多路端尾纤数量相同，即与少模光纤可传输的模式数相同，且少模光纤中每个模式的激发都可以单独被控制。
[0019]为了减小整个滤波器的损耗，本专利技术所述的光子灯笼A和B的多路端尾纤均为单模光纤，仅支持一种模式传输；单路端尾纤为少模光纤，可支持多种模式；光子灯笼A和B的单
路尾纤与所使用的少模光纤相匹配，及纤芯直径、包层直径和所支持传输的模式数量相一致。
[0020]本专利技术中，为减少各模式间的相互影响，所用的少模光纤为弱模间耦合少模光纤，此类光纤也可称为低模间串扰少模光纤，这种光纤特点是纤芯中的每一个模式都可独立传输且不受其他模式的影响。
[0021]本专利技术所述的光栅区可以是单个光栅，也可以是由多个光栅构成的阵列。其所使用的光栅是由光纤布拉格光栅、啁啾光纤光栅、取样光纤光栅、变迹光纤光栅中的一种或多种构成。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种少模光纤光栅选择性滤波器，其特征是：它由入射光纤、光纤环形器、1
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N光开关、光子灯笼A、少模光纤、光栅区、光子灯笼B、耦合器和出射光纤组成；入射光纤一端与光源相连，另一端连接光纤环形器a端口，光纤环形器b端口与1
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N光开关相连，光开关连通任意光路后传输光至光子灯笼A，光子灯笼根据多路端入射的尾纤不同，激发少模光纤中不同的模式；在经光栅区后，满足条件的光被反射，其余的光则继续传输，实现滤波功能，反射光经光纤环形器c端口输出，透射光则通过光子灯笼B将经过滤波的模式再度转换成单模光纤的基模，最后经耦合器传输至出射光纤。2.根据权利要求1所述的一种少模光纤光栅选择性滤波器，其特征是：所述的入射光纤和出射光纤均为单模光纤。3.根据权利要求1所述的一种少模光纤光栅选择性滤波器，其特征是：所述的1
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N光开关多路端尾纤与光子灯笼A的多路端尾纤相匹配，即纤芯直径、包层...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑立波，王洪业，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：